뇌과학으로 본 스트레스

스트레스는 우리 삶의 어느 순간에서든 우리를 찾아옵니다. 시험을 보는 중이든, 스포츠 경기에 참여하고 있든, 친구나 적과의 다툼이 발생했을 때든, 스트레스는 누구에게나 익숙한 경험입니다. 그렇다면 스트레스는 왜 발생하는 걸까요? 우리에게 불쾌감을 주는 이유는 무엇일까요? 스트레스에는 긍정적인 면이 있을 수 있을까요? 그리고 스트레스가 과도하게 되면 어떤 문제가 발생할까요? 신경과학자들은 이제 뇌가 스트레스 상황에서 어떻게 조화롭게 화학반응을 일으키는지에 대해 이해하기 시작했습니다.

스트레스

 

스트레스의 본질: 예상과 현실 사이의 괴리

스트레스를 단순히 압박감의 문제로 보는 것은 표면적인 이해에 불과합니다. 실제로, 스트레스는 우리의 기대와 실제 경험 사이의 불일치에서 기인하는 복잡한 현상입니다. 일상에서 마주치는 다양한 어려움, 예를 들어 학업 성취를 위한 노력, 팀에서의 경쟁, 직장 찾기 과정에서의 상호작용 등은 주로 심리적 스트레스의 원인이 됩니다. 반면, 급성 질환 또는 교통사고와 같은 사건이 초래하는 신체적 손상도 스트레스를 유발합니다. 이러한 스트레스 요인은 신체적 고통과 정신적 걱정이 결합된 형태로 나타나, 우리의 복잡한 반응을 촉발합니다.

스트레스는 생명체가 살아가면서 마주치는 기본적인 도전 중 하나입니다. 가장 간단한 생명체에서부터 인간을 포함한 고등 생물에 이르기까지, 모든 유기체는 스트레스에 반응합니다. 생명의 기본 단위인 세포조차도 예상치 못한 외부 도전에 대응하여 중요한 기능을 보호하기 위한 비상 시스템을 발전시켜 왔습니다. 예를 들어, 열충격 단백질과 같은 특별한 분자들은 손상된 단백질을 수리하거나 해독하여 세포를 보호하는 역할을 합니다.
인간과 같은 복잡한 유기체에서는, 스트레스 대응 시스템이 훨씬 더 정교하게 발전하여 우리가 직면할 수 있는 다양한 비정상적 상황에 대처할 수 있도록 돕습니다. 이러한 세포 보호 메커니즘은 우리 몸 전체의 스트레스 대응 네트워크를 구성하는 기초가 됩니다. 이처럼 스트레스는 단순한 현상이 아니라, 생명 유지에 필수적인 복잡한 과정입니다.

스트레스가 시작되는 곳 : 뇌

 

스트레스 반응은 우리 몸의 중추인 뇌에서 시작되며, 여기서 조율됩니다. 뇌는 주변 환경과 우리 몸 내부의 변화를 지속적으로 감지하고 평가합니다. 이 과정에서, 뇌는 호르몬, 영양소, 염증 분자 등 혈류를 통해 전달되는 다양한 신호들과, 중요한 기관과 감각을 모니터링하는 말초 신경계로부터의 정보를 종합합니다. 이렇게 수집된 정보를 바탕으로, 뇌는 상황에 적합한 반응을 결정하고 조정합니다. 이 반응은 명확하게 정의되고 단계별로 구분되며, 우리 몸이 스트레스에 효과적으로 대처할 수 있도록 설계되었습니다.

스트레스 반응

 

가장 쉽게 알아차릴 수 있는 반응은 교감신경계라고 불리는 신경이 즉각적으로 활성화되는 것입니다. 스트레스를 받고 올바른 반응을 계산한 후 뇌는 뇌간의 제어 센터에서 비롯된 신경을 빠르게 활성화합니다. 이로 인해 다양한 구조에서 노르아드레날린이 방출되고 부신(신장 바로 위에 위치)에서 아드레날린이 방출됩니다. 노르아드레날린은 위험에 직면했을 때 즉각적으로 나타나는 고전적인 반응인 투쟁 또는 도피 반응을 뒷받침합니다. 우리 모두는 스트레스를 받은 직후에 느끼는 초기 따끔거림, 발한, 각성, 빠른 맥박수, 혈압 상승 및 일반적인 공포감을 잘 알고 있습니다. 이러한 변화는 혈관에서 발견되는 수용체 때문에 발생하며, 혈관이 수축하여 혈압이 상승하고 심장에서 박동이 빨라지고 가슴이 두근거리는 두근거림을 유발합니다. 또한 피부에는 털을 세우게 하는 수용체가 있어 소름이 돋고, 장에는 우리가 스트레스로 느끼는 당황스러운 복부 감각을 유발하는 수용체가 있습니다. 이러한 변화는 우리가 싸우거나 도망갈 준비를 하고 중요한 장기, 근육 및 뇌로 혈류를 집중시키기 위해 존재합니다.

스트레스에 대한 두 번째 주요 신경 내분비 반응은 신체와 뇌를 연결하는 회로의 활성화로, HPA 축이라고 합니다. 이 회로는 시상하부, 뇌하수체, 부신 피질, 해마를 특수 호르몬을 운반하는 혈류 고속도로로 연결합니다. 시상하부는 많은 호르몬을 조절하는 핵심 뇌 영역입니다. 시상하부는 편도체와 같은 감정 정보를 처리하는 뇌 영역과 교감 신경 반응을 조절하는 뇌간 영역으로부터 강한 입력을 받습니다. 이를 통합하여 회로의 다음 부분인 뇌하수체를 자극하는 조정된 호르몬 출력을 생성합니다. 그러면 부신피질자극호르몬(ACTH)이라는 호르몬이 혈액으로 방출됩니다. 그러면 ACTH는 부신의 일부를 자극하여 코르티솔을 분비합니다. 코르티솔은 스트레스 반응의 다음 단계를 이해하는 데 중요한 역할을 하는 스테로이드 호르몬입니다. 코르티솔은 혈당과 지방산과 같은 기타 신진대사 연료를 증가시킵니다. 이는 종종 근육과 뇌에 즉각적으로 필요한 연료, 즉 '초콜릿 바'로 분해되는 단백질을 희생하는 대가로 발생합니다. 코르티솔은 또한 아드레날린이 혈압을 올리는 데 도움을 주며 단기적으로는 기분을 좋게 만듭니다.

학교 음악회에서 솔로곡을 불러야 하는 도전에 직면했을 때, 가장 하고 싶지 않은 일은 걱정스러운 일에 매달리는 것입니다. 가능한 한 자의식을 최소화하면서 제대로 하고 싶을 뿐입니다. 코르티솔은 성장, 소화, 염증, 상처 치유 등 나중에 더 잘할 수 있는 일에도 영향을 미칩니다. 또한 섹스도 끕니다. 회로의 마지막 단계는 뇌에 대한 코티솔 피드백입니다. 코르티솔 수용체의 밀도가 가장 높은 곳은 학습과 기억의 핵심 구조인 해마이지만, 코르티솔은 공포와 불안을 처리하는 편도체에도 작용합니다. 그 결과 편도체는 켜서 공포 관련 정보를 학습할 수 있도록 하고 해마는 꺼서 학습의 더 복잡하지만 불필요한 측면에 자원이 낭비되지 않도록 하는 것입니다. 코티솔은 집중력을 높이는 호르몬입니다.

코르티솔 수용체와 줄어드는 해마

 

해마에는 코르티솔에 대한 두 가지 수용체(낮은 MR 수용체와 높은 GR 수용체)가 높은 수준으로 존재합니다. 낮은 MR 수용체는 HPA 축의 혈류 고속도로에서 정상적으로 순환하는 코르티솔 수치에 의해 활성화됩니다. 이것은 우리의 일반적인 신진대사와 뇌의 처리 과정을 원활하게 유지합니다. 그러나 코르티솔 수치가 상승하기 시작하면, 특히 아침에 코르티솔 수치가 높아지면 GR 수용체가 점점 더 많이 점유하게 됩니다. 스트레스를 받으면 코르티솔 수치가 실제로 매우 높아져 이 수용체의 활성화가 지속되고 해마는 유전적으로 제어되는 프로그램에 의해 차단됩니다. 이 모든 것을 종합하면 종 모양의 곡선이 생깁니다. 이것은 스트레스와 뇌 기능의 관계를 설명하는 고전적인 곡선으로, 조금은 좋고 조금 더 좋지만 너무 많으면 나쁩니다.

일부 만성 뇌 질환에서는 혈중 코르티솔이 과도하게 분비되는 것을 볼 수 있습니다. 특히 심한 우울증에서는 코르티솔이 과잉 생산되며 최근 연구에 따르면 해마도 이 상태에서 수축한다고 합니다. 이러한 발견으로 인해 정신과 의사들은 심한 우울증을 심각한 장기적인 스트레스로 생각하게 되었습니다. 코티솔 증가가 단순히 심한 심리적 혼란과 그에 수반되는 스트레스의 결과라기보다는 이 질병의 주요 원인이라는 것은 확실하지 않습니다. 그러나 코르티솔의 생성이나 작용을 차단하면 특히 고전적인 항우울제 치료가 효과가 없는 환자들에게 큰 도움이 될 수 있습니다. 항우울제는 종종 과활성화된 HPA 축을 정상화하는 데 도움이 됩니다. 한 가지 아이디어는 부분적으로 뇌, 특히 해마에서 MR 및 GR 수용체의 밀도를 조정함으로써 그렇게 한다는 것입니다. 이를 연구하는 신경과학자들은 피드백 제어 시스템을 재설정하고 과도한 호르몬 스트레스 반응을 줄임으로써 스트레스 장애에 대한 보다 효과적인 치료법을 개발하기를 희망하고 있습니다.

스트레스와 노화

 

뇌의 노화는 전반적인 기능 저하를 동반하지만, 그 감소는 개인마다 큰 차이가 있습니다. 어떤 사람은 나이가 들어도 좋은 인지 능력을 유지하는 반면(성공적인 노화), 어떤 사람은 그렇지 못합니다(실패한 노화). 이를 분자적으로 이해할 수 있을까요? 코티솔 수치는 성공적인 노화보다 실패한 노화에서 더 높습니다. 이러한 상승은 정신 능력의 저하와 뇌 스캔에서 볼 수 있는 해마 크기의 감소에 앞서 나타납니다. 쥐와 생쥐를 대상으로 한 실험에 따르면 태어날 때부터 또는 중년 이후에도 스트레스 호르몬 수치를 낮게 유지하면 치료하지 않은 집단에서 나타나는 기억력 결함을 예방할 수 있는 것으로 나타났습니다. 따라서 스트레스에 대한 호르몬 반응이 과도한 사람, 즉 스트레스를 가장 많이 받은 사람이 아니라 스트레스 요인에 가장 크게 반응하는 사람이 나이가 들면서 기억 상실과 기타 인지 장애를 더 많이 겪는 것으로 보입니다. 이것이 인간에게도 해당된다면, HPA 스트레스 시스템을 조절하는 항우울제를 활용하면 이러한 영향의 부담을 줄일 수 있을 것입니다. 스트레스는 현대 생활의 주요한 특징이며, 그 외에도 많은 이야기가 있습니다. 하지만 이를 설명하기 위해서는 면역 체계를 도입해야 합니다.